具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-图4所示，第一方面，本发明实施例提供一种基于角度编码器的中频感应炉留钢量精准控制方法，包括以下步骤：

S1、实时获取角度编码器的角度测量数据；

S2、根据角度测量数据实时计算中频感应炉内的钢水的体积，以得到实时刚水体积值；

在本发明的一些实施例中，如图2所示，将中频感应炉炉体视为倒圆台筒，在倾斜工作中若将其分为Step1、Step2、Step3、Step4四个阶段步骤，如果圆台上、下底面半径分别为r、R，圆台高为h，圆台体积为V，计算中频感应炉内的钢水的体积具体方法包括：

Step1时中频感应炉内钢水的体积，V＝1/3πh(r2+R2+rR)；

Step2时中频感应炉内钢水的体积，圆台斜切后的图形分开，分成一个圆台和一个斜切体，斜切体体积等于底面积乘分解后的高再除以二，总体积就等于圆柱体体积加上斜切体体积，如果圆台上、下底面半径分别为r、R，圆台高为h，圆台体积为V，那么圆台体积公式：V＝πh(R2+Rr+r2)/3，上底面积+下底面积+上下面积乘积的开方Step1的和乘以高度，除以3就是体积V＝1/3πh(r2+R2+rR)。

Step3时中频感应炉内钢水的体积：V＝1/2×1/3πh(r2+R2+rR)

Step4时中频感应炉内钢水的体积，斜截圆柱体积可以按如图3所示的图形体积进行计算，采用如下公式：

用与桶底平行、与上顶点距离为x的平面去截液体，得到的切面面积为：

S(x)＝(R^2)*arccos[1-(x*tgθ)/R]+tgθ*

(x*tgθ-R)*Sqrt(-x^2+2*R*ctgθ*x)；

将S(x)在区间[0，h/Sinθ]上积分，即可得到液体的体积。

上面的积分计算可以分成两部分。

第一部分：

f(x)＝(R^2)*arccos[1-(x*tgθ)/R]；

换元令t＝1-(x*tgθ)/R；

则f(x)在[0，h/Sinθ]上的积分转化为下面的函数在区间[1-h/(R*Cosθ)，1]上的积分p(t)＝R^3*Ctgθ*arccost；

不定积分：∫arccostdt＝t*arccost–Sqrt(1-t^2)

第二部分：

g(x)＝tgθ*(x*tgθ-R)*Sqrt(-x^2+2*R*ctgθ*x)；

换元令t＝x-R*ctgθ；

则g(x)在[0，h/Sinθ]上的积分转化为下面的函数在区间[-R*ctgθ，(h-R*Cosθ)/Sinθ]上的积分；

q(t)＝[(tgθ)^2]*t*Sqrt[-t^2+R^2*(ctgθ)^2]

不定积分：∫t*Sqrt(a*t^2+c)dt＝1/(3*a)*Sqrt[(a*t^2+c)^3]。

S3、录入中频感应炉内的钢水的密度值，并根据实时钢水体积值和钢水的密度值计算中频感应炉内的钢水的重量，以得到实时钢水重量值；

S4、根据实时钢水重量值和预置的留钢量阈值生成并发送控制信息给中频感应炉。

进一步地，判断实时钢水重量值是否不大于预置的留钢量阈值，如果是，则生成并发送停止运作控制信息给中频感应炉，控制中频感应炉停止炉倾动作；如果否，则生成并发送正常运作控制信息给中频感应炉。

在本发明的一些实施例中，可以根据中频感应炉内的钢水量，出钢倾动中频感应炉时，可以根据需要设定合理的留钢量阈值，在达到剩余钢水量(留钢量阈值)时及时的反馈到现有的中频感应炉的控制系统，控制中频感应炉及时停止倾动(出钢)，确保留水量。

为了解决由于中频感应炉向外倾翻，操作人员无法看到炉内留钢，导致无法对留钢量进行精准把控，导致中频感应炉的工作效率低的技术问题，本发明通过安装在中频感应炉上的角度编码器实时精确测量中频感应炉出钢时倾动的角度，将中频感应炉炉体视为倒圆台筒，根据倾动角度换算出容器体积，再根据金属密度算出留在中频感应炉容积内的钢水(液态金属)重量，然后根据实时计算得到的钢水重量值和预置的留钢量阈值进行对比分析，分析钢水重量值是否已经等于或者低于预置的留钢量阈值，如果是，则立即生成控制信息，及时的控制中频感应炉停止倾倒，将中频感应炉倾回竖直位置，准备下一炉的装料熔化作业，确保留钢量，以便中频感应炉下一次铸钢操作，提高运作效率。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该基于角度编码器的中频感应炉留钢量精准控制方法还包括以下步骤：

根据实时钢水重量值和预置的留钢量阈值生成并发送报警提示信息。

为了及时有效的对中频感应炉内的留钢量进行监控，当实时钢水重量值达到预置的留钢量阈值或者已经低于预置的留钢量阈值则立即生成一个报警提示信息，及时的进行报警提示。上述报警提示信息包括声光报警提示、留钢量信息等。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该基于角度编码器的中频感应炉留钢量精准控制方法还包括以下步骤：

根据角度测量数据中的角度数据和对应的停留时间与预置的出钢参数判断中频感应炉的出钢是否结束，如果是，则记录中频感应炉的炉龄；如果否，则继续判断，直至出钢结束。

为了对中频感应炉的情况进行更精准的掌握，根据倾动角度的变化，加上停留时间，通过算法可以得出是否为出钢结束，由此判断炉龄增加1炉，每一次铸钢倾炉结束后都记录为一次炉龄，以便后续根据炉龄的递增，容积逐渐变大，做一次矫正。

如图4所示，第二方面，本发明实施例提供一种基于角度编码器的中频感应炉留钢量精准控制系统，包括角度获取模块100、体积计算模块200、重量计算模块300以及留钢控制模块400，其中：

角度获取模块100，用于实时获取角度编码器的角度测量数据；

体积计算模块200，用于根据角度测量数据实时计算中频感应炉内的钢水的体积，以得到实时刚水体积值；

重量计算模块300，用于录入中频感应炉内的钢水的密度值，并根据实时钢水体积值和钢水的密度值计算中频感应炉内的钢水的重量，以得到实时钢水重量值；

留钢控制模块400，用于根据实时钢水重量值和预置的留钢量阈值生成并发送控制信息给中频感应炉。

为了解决由于中频感应炉向外倾翻，操作人员无法看到炉内留钢，导致无法对留钢量进行精准把控，导致中频感应炉的工作效率低的技术问题，本发明通过安装在中频感应炉上的角度编码器实时精确测量中频感应炉出钢时倾动的角度，通过角度获取模块100实时的获取到角度测量数据，将中频感应炉炉体视为倒圆台筒，通过体积计算模块200根据角度测量数据中的倾动角度换算出容器体积，再通过重量计算模块300根据金属密度算出留在中频感应炉容积内的钢水(液态金属)重量，然后通过留钢控制模块400根据实时计算得到的钢水重量值和预置的留钢量阈值进行对比分析，分析钢水重量值是否已经等于或者低于预置的留钢量阈值，如果是，则立即生成控制信息，及时的控制中频感应炉停止倾倒，确保留钢量，以便中频感应炉下一次铸钢操作，提高运作效率。

如图4所示，基于第二方面，在本发明的一些实施例中，上述留钢控制模块400包括阈值判断子模块410，用于判断实时钢水重量值是否不大于预置的留钢量阈值，如果是，则生成并发送停止运作控制信息给中频感应炉，控制中频感应炉停止炉倾动作；如果否，则生成并发送正常运作控制信息给中频感应炉。

可以根据中频感应炉内的钢水量，出钢倾动中频感应炉时，可以根据需要设定合理的留钢量阈值，通过阈值判断子模块410判断是否达到给阈值，在达到剩余钢水量(留钢量阈值)时及时的反馈到现有的中频感应炉的控制系统，控制中频感应炉及时停止倾动(出钢)，确保留水量。

如图4所示，基于第二方面，在本发明的一些实施例中，该基于角度编码器的中频感应炉留钢量精准控制系统还包括报警提示模块500，用于根据实时钢水重量值和预置的留钢量阈值生成并发送报警提示信息。

为了及时有效的对中频感应炉内的留钢量进行监控，当实时钢水重量值达到预置的留钢量阈值或者已经低于预置的留钢量阈值则通过报警提示模块500立即生成一个报警提示信息，及时的进行报警提示。上述报警提示信息包括声光报警提示、留钢量信息等。

如图4所示，基于第二方面，在本发明的一些实施例中，该基于角度编码器的中频感应炉留钢量精准控制系统还包括炉龄记录模块600，用于根据角度测量数据中的角度数据和对应的停留时间与预置的出钢参数判断中频感应炉的出钢是否结束，如果是，则记录中频感应炉的炉龄；如果否，则继续判断，直至出钢结束。

为了对中频感应炉的情况进行更精准的掌握，通过炉龄记录模块600根据倾动角度的变化，加上停留时间，通过算法可以得出是否为出钢结束，由此判断炉龄增加1炉，每一次铸钢倾炉结束后都记录为一次炉龄，以便后续根据炉龄的递增，容积逐渐变大，做一次矫正。

如图5所示，第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器102(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器102(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器101(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器101(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。